MP3音質(zhì)原理詳細(xì)介紹

MP3音質(zhì)原理詳細(xì)介紹

　說起MP3播放器，最為玩家所關(guān)注的自然是音質(zhì)。雖然隨著視頻MP3播放器的普及，但音質(zhì)始終都是一款MP3播放器最根本的參數(shù)，畢竟不同于MP4，MP3播放器的本職工作還是播放音樂。

MP3播放器的構(gòu)成

　　那么，影響MP3播放器音質(zhì)的因素都有哪些呢？　　

　　芯片方案（主芯片）是一個(gè)MP3播放器的絕對(duì)核心部分，它是一個(gè)高度集成的芯片，我們很難對(duì)它進(jìn)行深度分析，但通過大量經(jīng)驗(yàn)以及用戶反饋的情況來看，芯片方案的音質(zhì)跟芯片公司的音頻背景成正比。就剛才筆者介紹的三款芯片方案來說，音質(zhì)排列順序?yàn)椋篜hilips>Sigmatel>Telchips。當(dāng)然，這個(gè)排列并不絕對(duì)，因?yàn)橛泻芏郙P3播放器廠商拋棄芯片方案內(nèi)部的DAC（數(shù)/模轉(zhuǎn)換器）不用，而采用自己認(rèn)為音質(zhì)更好的DAC芯片。那么，DAC在改變整個(gè)MP3播放器的音質(zhì)中到低占了多少比重呢？如果僅僅是從技術(shù)原理上分析，其作用是決定性的，但事實(shí)上，我們所接觸的MP3播放器卻并非完全如此，它還受到一些其它因素的影響。

　　存儲(chǔ)裝置主要是以文件形式保存數(shù)字編碼，能正確的還原保存上去的數(shù)字編碼是對(duì)存儲(chǔ)裝置的最基本要求；由于是數(shù)字信號(hào)，因此不會(huì)存在信號(hào)強(qiáng)度、信噪比、失真等問題，所以我們可以說，在音質(zhì)方面，存儲(chǔ)裝置不會(huì)造成任何影響。當(dāng)然，如果使用HDD（Hard Disk Drive，硬盤驅(qū)動(dòng)器）方案，而電源部分未做好的話，可能會(huì)因?yàn)镠DD的瞬間電流而造成些微的影響。

　　耳機(jī)對(duì)于音質(zhì)的影響想必眾多用戶都知道，作為整個(gè)MP3播放器的唯一出口，耳機(jī)占據(jù)著非常重要的地位——因?yàn)椴还?a target="_blank">硬件做的多么優(yōu)秀，如果沒有好的回放設(shè)備的話也只是徒勞。不過也不用一味追求高檔耳機(jī)，因?yàn)槎鷻C(jī)與MP3播放器存在著搭配的問題，另外再好的耳機(jī)也只能百分之百展現(xiàn)出MP3播放器的音質(zhì)而已，而不能從根本上改變和提升MP3播放器的音質(zhì)

　　另外，音質(zhì)還受到PCB布線的影響。我們知道，所有的零件都是固定在PCB（Printed Circuit Board, 印刷電路板）上的，同樣的電路，不同的公司、不同的工程師所布出來的PCB截然不同。由于MP3芯片組本身集成度非常高，在同一塊芯片上同時(shí)存在著很多種頻率的信號(hào)，如果處理不當(dāng)?shù)脑挘蜁?huì)造成信號(hào)間的干擾，使音質(zhì)變差甚至使MP3播放器工作不穩(wěn)定。

　　另外，如果軟件設(shè)計(jì)不好的話，也會(huì)使音質(zhì)明顯變差；當(dāng)然更重要的是，一個(gè)好的軟件和操作系統(tǒng)才會(huì)讓用戶更加方便舒適的使用MP3播放器。

　　MP3播放器作為低功耗的小型音頻設(shè)備，其電源的設(shè)計(jì)也是非常重要的，設(shè)計(jì)不好的話，不但耗電量大不說，還有可能造成對(duì)音頻信號(hào)的干擾。

　　如果元件選擇不當(dāng)，對(duì)于音質(zhì)的影響一般來說都是比較細(xì)微的，特別是對(duì)于MP3播放器這種數(shù)碼產(chǎn)品，會(huì)影響音質(zhì)的也就是最后的那一小段模擬電路，而之前的大部分電路都不會(huì)對(duì)音質(zhì)產(chǎn)生影響。

雖然MP3播放器的音質(zhì)受到以上種種因素的影響，但是對(duì)于廣大玩家來說，最關(guān)心的、最直觀的還是MP3播放器的芯片，筆者雖然并不贊成“唯芯論”，但這里還是為大家簡單的介紹幾款芯片。

　　解碼芯片，顧名思義是將存儲(chǔ)在介質(zhì)（閃存或硬盤）上的MP3文件解碼，它是MP3播放器工作中最重要的一環(huán)，很大程度上影響MP3播放器最終的音質(zhì)表現(xiàn)。MP3是一種有損壓縮的音頻格式，如果MP3播放器擁有優(yōu)秀的解碼芯片，就能更好地還原音頻信號(hào)，很大程度上彌補(bǔ)音頻信號(hào)的損失。將MP3解碼芯片、MCU（微處理器）、接口控制芯片和操作控制電路集成到一起稱為一個(gè)芯片方案，或者叫主芯片。

Philips（飛利浦）芯片方案

　　Philips解碼芯片本身價(jià)格就比較昂貴，再加上外圍芯片，整體成本就較高，因此采用Philips解碼芯片的MP3播放器價(jià)格一般都比較昂貴。

　　采用Philips SAA7750/7751解碼芯片的MP3隨身聽代表產(chǎn)品有：iRiver IFP-100、300、500系列，創(chuàng)新 MX100、MX200等。

Philips SSA7750EL芯片

　　iRiver IFP-700、800、900、1000系列以及N10采用的是PNX0101ET芯片。

Philips PNX0101ET芯片

Sigmatel芯片方案

　　美國Sigmatel公司的STMP 34**系列和35**系列芯片采用高集成單芯片，因此采用Sigmatel方案的機(jī)器整體外圍結(jié)構(gòu)比較簡約，成本也容易控制，綜合性價(jià)比高。其中Sigmatel STMP34**系列芯片曾經(jīng)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高、方案成熟，被幾乎所有的主流廠商所采用，也因此開發(fā)出了眾多的附加功能，占據(jù)了MP3市場的半壁江山。愛國者月光寶盒系列和三星 YP-55H等市場熱銷型號(hào)都是采用經(jīng)典的STMP3420芯片。

Sigmatel STMP3410芯片

Sigmatel STMP3410芯片

Telechips芯片方案

　　韓國Telechips的TCC730、TCC731也是性能較好的MP3解碼芯片之一，其成本比起飛利浦要低一些，但是同樣需要外圍元件的配合，因此成本比起單芯片來說還是較高。音質(zhì)方面，Telechips同樣保持具有較高的水準(zhǔn)。

Telechips TCC730芯片

　　最后，筆者就MP3所涉及到的一些簡單的術(shù)語為各位玩家進(jìn)行簡單的介紹。

MP3播放器的工作流程

　　當(dāng)微型操作系統(tǒng)加載完成后，MCU開始為操作系統(tǒng)所控制，執(zhí)行它指定的各種功能。對(duì)于MP3播放器而言，這個(gè)功能最主要的就是播放MP3音樂了。MP3音樂的播放過程就是MP3音樂文件的解碼過程，MCU利用自身CPU的運(yùn)算能力來承擔(dān)繁重的MP3音樂文件解碼任務(wù)。當(dāng)MP3音樂下載至MP3播放器后一般存儲(chǔ)在機(jī)身內(nèi)置的閃存或硬盤里，在播放的過程中，MCU將其從存儲(chǔ)介質(zhì)里讀取出來，在RAM中緩沖，解碼后播放出來。由于此時(shí)的信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，如耳機(jī)這樣的模擬設(shè)備還無法播放，這時(shí)就需要由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（DAC）來完成將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)的工作，然后通過耳機(jī)就可以播放了。

MP3播放器的工作流程

EQ均衡器

　　Equalization（均衡）將聲音中各頻率的組成泛音等級(jí)加以修改，專為某一類音樂進(jìn)行優(yōu)化，增強(qiáng)人們的感覺。常見的包括：正常、搖滾、流行、舞曲、古典、柔和、爵士、金屬、重低音和自定義。自定義就是用戶自己調(diào)節(jié)，沒有套用固定的模式，按個(gè)人喜好而定的真正EQ。EQ音效能夠彌補(bǔ)MP3壓縮時(shí)的信號(hào)損失，同時(shí)也滿足了不同用戶的個(gè)人喜好。

信噪比

　　SNR（Signal?To?Noise?Ratio，信噪比），指在規(guī)定輸入電壓下的輸出信號(hào)電壓與輸入電壓切斷時(shí)輸出所殘留的雜音電壓之比，也可看作是最大不失真聲音信號(hào)強(qiáng)度與同時(shí)發(fā)出的噪音強(qiáng)度之間的比率，通常以S/N表示，一般用分貝（dB）為單位。信噪比越高表示音頻產(chǎn)品越好，常見的MP3播放器信噪比都在60dB以上。

頻率響應(yīng)范圍

　　Frequency?Respond（頻率響應(yīng)范圍）是最低有效聲音頻率到最高有效聲音頻率之間的范圍，單位為赫茲（Hz）。它與音響系統(tǒng)的性能有著直接的關(guān)系，數(shù)值越小說明音響的頻響曲線越平坦、失真越小、性能越高。一般MP3播放器的頻響范圍在20－20000Hz，這一范圍同時(shí)也是人耳所能聽到的聲音頻率范圍。

采樣率

　　Sampling?Rate（采樣率），數(shù)碼音頻系統(tǒng)是通過將聲波波形轉(zhuǎn)換成一連串的二進(jìn)制數(shù)據(jù)來再現(xiàn)原始聲音的，把模擬音頻轉(zhuǎn)成數(shù)字音頻的過程就稱作采樣。實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程使用的設(shè)備是模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D），它以每秒上萬次的速率對(duì)聲波進(jìn)行采樣；每一次采樣都記錄下了原始模擬聲波在某一時(shí)刻的狀態(tài)，稱之為樣本；將一串的樣本連接起來，就可以描述一段聲波了。每一秒鐘所采樣的數(shù)目稱為采樣率，單位為Hz（赫茲）。采樣率越高，所能描述的聲波頻率就越高，則音質(zhì)越有保證；這一點(diǎn)在錄音時(shí)體現(xiàn)的最為明顯。大部分的MP3播放器都支持播放44.1KHz的MP3音頻文件。

耳機(jī)輸出功率

　　Output?Power（輸出功率），指隨身聽耳機(jī)輸出口中以電壓輸出為主的非純電壓輸出方式輸出的功率。耳機(jī)的阻抗越高，輸出電壓會(huì)越大，MP3播放器的總功率就會(huì)減小，此時(shí)輸出功率就會(huì)減小。當(dāng)把音量開到很大的時(shí)候，功率減小更顯著，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生所謂的失真現(xiàn)象?，F(xiàn)在的MP3播放器在標(biāo)配阻抗為16Ω的耳機(jī)條件下，單一聲道的最大輸出功率一般在7－18mW之間。

USB接口

　　USB的全稱是Universal?Serial?Bus（通用串行總線），目前MP3播放器普遍采用的是USB?2.0接口。USB?2.0分為兩種：USB2.0?Full?Speed（全速）和USB2.0?Hi?Speed（高速）。USB2.0?Full?Speed的傳輸速率為1.5MB/s，相當(dāng)于USB?1.1接口的水平。USB2.0?Hi?Speed的理論傳輸速率可以達(dá)到60MB/s，但實(shí)際上的傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到這個(gè)數(shù)值。

Line-in錄制

　　Line-in（線輸入/直錄功能），從硬件角度來講，Line-in是用來接受線路等級(jí)信號(hào)的輸入端子（插孔）；從功能角度講，Line-in是MP3直錄功能。它可以通過音頻線直接從CD機(jī)、VCD、錄音機(jī)等外部音頻設(shè)備取得音源進(jìn)行錄制，然后利用機(jī)內(nèi)的MP3編碼功能將其壓縮成MP3格式音頻文件。

固件

　　FirmWare（固件）包括了對(duì)音樂的解碼、界面控制、顯示各種提示信息以及通過線路與電腦連接等，功能非常強(qiáng)大。固件升級(jí)可以解決既有的錯(cuò)誤和兼容性問題、改善操作方式，使之更加人性化，并能提供更多的音樂格式支持。

ID3標(biāo)簽

　　ID3標(biāo)簽是MP3音樂檔案中的歌曲附加信息，它能夠在MP3中附加歌曲的演出者、作者以及其它類別資訊，方便眾多樂曲的管理。缺少ID3標(biāo)簽并不會(huì)影響MP3的播放，但可能會(huì)對(duì)管理音樂文件造成一定的不便。

　　希望這篇小文會(huì)對(duì)廣大玩家有所幫助。